喀斯特槽谷流域地表系统水文过程变化响应机制研究取得新认识

我国西南喀斯特地区面临着严重的水资源危机，水资源缺乏事件频繁发生。而气候变化和人类活动是影响流域水文过程的两个主导因素。以往的研究对于水文敏感要素历史时空变化规律认识不清，缺乏对未来变化的趋势和时间评估，气候变化和人类活动对流域地表系统径流总量的贡献尚不明确。此外，流域地表系统内部人类活动时空变化对总排水量的影响驱动机制研究也极为缺乏。因此，以流域地表下垫面为系统，探索二者对流域地表系统出口总径流量的影响，不但是喀斯特地区的迫切需要，更是深入认识喀斯特地区水文过程机理的重要途径，对解决西南喀斯特地区水资源问题，保障长江珠江两大流域生态屏障具有重大的战略意义。 

针对上述问题，中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室王世杰研究员带领研究团队率先分析了中国南方典型喀斯特流域径流量与气候演变特征及未来趋势，并首次将累积量斜率变化率比较法（SCRCQ）应用于该流域气候变化和人类活动对径流量变化影响的有效分离和其主要影响因素贡献率的定理评估研究中；此外，以喀斯特槽谷下垫面地表流域为系统，首次定量评估了流域地表系统内部人类活动和流域系统外部气候变化对流域地表系统出口总径流量的影响及贡献率，确定了降雨是影响喀斯特流域径流总量变化的主要影响因素，并结合喀斯特特征首次阐明了流域地表系统人类活动和系统外气候变化对流域地表系统总径流量的影响机制。研究为喀斯特地区流域水资源管理提供了新的认识。研究发现：（1）1984-2015年间，流域地表系统总径流量与降雨呈现不显著增长趋势，蒸发量则呈现不显著下降趋势。三者都具有较弱且不同循环周期的反持续性特征，强度等级II级，持续周期分别为21a、17a和26a，即在未来各自循环周期内，流域地表系统总径流量和降雨量将呈现持续减小趋势，而蒸发量则表现为持续增强；（2）喀斯特流域地表系统总径流量与降雨量变化趋势较好同步性和周期性特征，而蒸发量突年份相对滞后于径流量1-2a，阶段性特征差异明；（3）降雨是影响流域地表系统总径流量变化的主要因素，高达50%-60%，且较为稳定，而人类活动次之，但存在逐渐升高趋势；蒸发的影响波动性强。 

该研究量化了中国南方气候变化和人类活动对典型喀斯特槽谷流域系统总径流排水量的影响，并揭示典型喀斯特地区槽谷流域系统总径流排水量变化的主要影响因素及其流域地表系统内部因子影响驱动机制，为国际同行研究喀斯特地区径流量变化的影响提供了技术支撑和理论参考，同时为如何平衡全球水资源安全格局提供了更新的认识和启发。相关成果已发表在国际顶级杂志《Science of the Total Environment》：Luhua Wu, Shijie, Wang, Xiaoyong Bai*, Weijun Luo, Yichao Tian, Cheng Zeng, Guangjie Luo, Shiyan He. Quantitative assessment of the impacts of climate change and human activities on runoff changes in a typical karst watershed, SW China. Science of the Total Environment, 2017, 601-202(1), pp1449-1465. IF=4.9, 2区 top SCI .http://dx.doi.org/ 10.1016/j.scito tenv.2017.05.288 

　　全文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.05.288 

研究区基本情况和研究技术路线图